Материал: Прикладные задачи теории массового обслуживания.

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Найдем числовые характеристики случайной величины Тр.

Применяя формулы (1.2.9) и (1.2.10) и учитывая, что

М ro -i

2

 

 

( 1.6.8)

fc=0

k=0

 

 

 

D [Z ] = M [Z 2] - ( A f [Z ] ) 2= £ k * p q » - ' - ± =

 

 

к=1

 

 

 

=

p J - q Y k q * - ' ----

pD2

’

(1.6.9)

 

^D2

 

ft= l

получим

/ . . w

+ P S ( x ) q g ’ (x)

\

-------------- o -

« w ---------------

L

откуда

 

 

M[Tp]:= - ig 'T (0) = - lg' (0)

 

Ho

M [7].

 

ig-' (0)=

 

Следовательно [см. (1.6.8)]:

Найдем дисперсию случайной величины Тр:

g' (0)

(1.6.10)

 

D \T P\ — — g"Tр (0) +

(g'Tр (0))2 =

 

_

( Pg” (■*) (1 — qg (л-))2 +

2 (1 — qg (JC)) qg' (.г) pg' (,t)

- (

(i —qg(x))*

 

)/л = 0 +

 

(g' 10))2 = - g " ( 0 )

+ (g'

(0))21 _

(0))2 J _ =

 

p

p

'

 

p

 

= D[T\-M [Z] + (M [T)fD [Z],

(1.6.11)

Зная

характеристическую

функцию g r

(x)

интервала Tp,

 

 

 

p

 

 

можно по формуле ( 1.2.11) найти плотность распределения

/тр (0 .

Анализ формулы (1.6.10) приводит нас к естественному вы­ воду, что интенсивность Кр разреженного потока Пр будет равна

интенсивности исходного потока Я, умноженной на вероятность сохранения события в потоке р:

).„= — -— =

------ 1--------

=1р,

(1.6.12)

р М [Гр]

М [Г] М [Z]

и

К

’

где К— интенсивность исходного потока Я.

37

Введем новое преобразование Rp потока П, заключающееся в том, что поток подвергается сперва преобразованию Rp, а за­

тем сжимается так, чтобы интенсивность потока Пр была равна интенсивности исходного потока П. Для этого достаточно слу­ чайную величину Тр умножить на р\

II

■J3

(1.6.13)

В этом случае характеристическая функция интервала между

соседними событиями Тр в потоке flp= Rp{fl}

(см. пятое свой­

ство характеристической функции в §

1.2) имеет вид

$ p lg ( x ) \= g r (Р*)=

, Pgi'l\ t

(1.6.14)

р

i — qg {х)

 

Нетрудно убедиться, что

 

 

М[Тр)= М[Т\,

(1.6.15)

D[Tp] = D[T]p+M[Tfq.

(1.6.16)

Теперь можно перейти к предельной теореме для редеющих потоков. Смысл этой теоремы состоит в том, что если последо­ вательно разрежать стационарный ординарный поток Пальма достаточно большое число раз, то такой многократно разрежен­ ный поток будет близок к простейшему. Предположим, что первое разрежение сохраняет событие в потоке с вероятностью /?i> 0, второе — с вероятностью /?2>0 и т. д. Обозначим h интен­

сивность исходного потока Пальма. Предположим, что вслед за каждым разрежением происходит сжатие потока с тем, чтобы его интенсивность оставалась неизменной. Обозначим п после­

довательных таких преобразований символом

 

Ш ) =

/?„,,

 

{• • • /?Р. {П\ • • -}).

(1.6.17)

Сначала покажем, что последовательное двойное разрежение

со сжатием потока

П

с

вероятностями

р\

и р% эквивалентно

одному «разрежению

со сжатием»

с вероятностью р = р\ро, т.

 

RpARpAn\\=RPtP, [ n \ .

 

( 1.6. 18)

Действительно,

преобразование

RPt [см.

(1.6.14)] дает

характе­

ристическую функцию

 

 

 

 

 

 

 

 

g r

(■*)=

P \ g ( р l-V)

 

 

( 1.6. 19)

Тогда

 

'р■

1 — Q\g(P\x)

 

 

 

P 2 g f

(P2X )

 

 

.

.

 

 

 

 

 

te* (■*)! =

 

TP,________ _

P \ P 2 g ( P \ P 2 x )

( 1.6.20)

JPi

>— ?2g r „

( P 2 x )

 

1 — (1 — P ] P l ) g ( P \ P 2 x )

 

 

 

 

Pi

 

 

 

 

 

 

38

Отсю да

f f -ч g(X))S

W

i * >

,

где

i - 0 - P w )e(Pw x))

 

п

 

 

 

 

/»<Я,= Р 1Р2- ■•/»„= П Л-

 

 

 

/ = 1

 

Преобразуем выражение ( 1.6.21):

 

*<■> (г м | = -----------------

--------------------------

 

 

[1 - g

( Р (л ). * ) ]

( /> < " > ) - » +

g ( P in)x)

( 1.6.21)

( 1.6.22)

(1.6.23)

Найдем предел этого выражения при неограниченном увеличе­ нии числа преобразований (п— кх>). В этом случае р<п>— Ч) и в

знаменателе (1.6.23) получится неопределенность вида

Рас­

кроем эту неопределенность:

 

 

НИ!

1 - S(P(n)x) =

1}т

1

1к

р (п)-+О

Р (я)

(")Л

 

 

р!40

 

 

Следовательно:

 

 

 

 

Urn R in\g(x))

 

(1.6.24)

Сравнивая это выражение с (1.4.14), видим, что у предель­ ного потока интервалы между соседними событиями распределе­ ны по показательному закону. Так как исходный поток был по­

током Пальма и всякое преобразование Доставляет его потоком Пальма (интервалы остаются независимыми), то предельный поток будет также потоком Пальма с показательно распределен­ ными интервалами, т. е. простейшим потоком. Исследования показывают, что на практике уже 4—5-кратное разрежение (при /?< 0,8) дает поток, близкий к простейшему, даже если исходный

поток был регулярным. Рассмотрим случай, когда разрежению подвергается простейший поток с интенсивностью X. При разре­

жении без сжатия (Д ) преобразованный поток остается про­ стейшим с параметром Хр [см. (1.6.7), (1.6.24)]:

g Tр с*)

Pg(x)

q \ \ — * __

\р

1 — q g (х)

X — i x )

\р — ix

 

 

 

(1.6.25)

Если же простейший поток с параметром X подвергается

«разрежению со сжатием», то получается простейший поток с тем же параметром X.

39

§1.7. ЗАДАЧИ И УПРАЖНЕНИЯ

1.7.1.Поток Эрланга k-ro порядка является частным слу­

чаем так называемого гамма-потока, у которого интервал между соседними событиями является случайной величиной, подчинен­ ной гамма-распределению с параметрами а и р:

( t > 0; « > l ) ,

Г(а)

где

со

Г (а )= I*x a~le~xdx

6

— известная гамма-функция. При а=& -Н получаем закон рас­ пределения Эрланга k-ro порядка. Найти характеристики этого

потока.

Р е ш е н и е Найдем числовые характеристики случайной величины Т,

подчиненной гамма-распределению:

т

-V

p v 1

e~?‘dt= — ;

 

Г(«)[о

P

 

 

<X/Ct—

l

 

 

J_L

■er**dt=— .

 

 

Г(a)

P2

Следовательно, интенсивность потока будет

3. a

Характеристическая функция интервала Т между событиями

имеет вид

er^dt—

Плотность распределения интервала Т*9 на который случай­ ным образом падает точка S, определяется по формуле ( 1.2.2):

Ф ' я~1 е-?1

Г(а)

Воспользовавшись известным свойством гамма-функции:

аГ (а)^ Г (а — 1),

 

получаем

^__1 ■

^-3/

f ( t ) =

 

 

Г ( * + 1 )

40

Источник: https://tut-files.ru/previewfile/83058